JASURAC｜ミクロの世界へようこそ｜生物の力で環境を守る

そもそも微生物とは、その名前の通り肉眼ではほとんど見えず、虫めがねや顕微鏡のような拡大装置を用いて初めて見えるような小さな生物を意味する言葉です。
一般に、私たち人間や高等な動植物が、多くの細胞の組み合わせによって形作られている多細胞生物であるのに対して、微生物は１個の細胞で生きている単細胞生物です。
具体的には、カビや酵母などの菌類、アメーバやゾウリムシなどの原生動物、光合成を行う藻類、さらに細菌、ウイルスといった生物が微生物に含まれます。

普段何気なく見ている海の中には、想像を上回るほど多くの目に見えない小さな生き物、いわゆる微生物が生きていることをご存じでしょうか?
もし、今日近くの海に出かけていって小さなスプーンで海水をすくったとしましょう。
そこに含まれている細菌の数は、100 万細胞にも達するのです。みなさんが住んでいる町の人口と比べてみてください。どうです、凄い数だと思いませんか？

細菌よりさらに小さいウイルスに至っては、なんと細菌の十倍つまり1000万にも達します。ほんのスプーン一杯の海水中に、東京都の人口に匹敵するくらいのウイルスが存在しているのです。（こんな自然な海水を閉鎖循環式陸上養殖に使用したら、水槽の中は大変なことになりますよね）
海水中には他にも、光合成を行う微細藻類、アメーバやゾウリムシなどの原生動物といった多様な微生物が生息しています。（これらも、実は閉鎖循環式陸上養殖にとっては大敵ですが）

それらは、その小ささゆえに普段あまり意識することのない生物たちですが、人間自身を含めて地球上に生息する動植物にとって「微生物ループ」という全く新しい考え方では、なくてはならない存在です。
こうした微生物たちが、海洋生態系において非常に重要な役割を果たし、自然環境の持続性、地球規模の環境変動、人の健康といった近年注目を集めている問題に深く関わっていること、また未知の遺伝資源としてはかり知れない可能性をもっていることが昨今の研究によって次々と明らかになってきました。

代わって新しい概念では、従来の食物連鎖に加えて微生物によるミクロの食物連鎖が大きな役割を果たし、ふたつの食物連鎖がうまくバランスをとりながら全体の生態系を形作っているとされています。
ミクロの食物連鎖は、1970年代にジョージア大学のポメロイによってその重要性が指摘され、1980年代にスクリプス海洋研究所のアザムによって「微生物ループ」と名付けられました。
「微生物ループ」モデルは、海洋の食物連鎖に対するそれまでの概念を一変させ、海洋微生物研究の一大ムーブメントを引き起こしました。
以来20年近くにわたって、このモデルの検証が行われ、今や教科書的事実として認められるに至っています。しかし残念ながら、未だ日本の初等、中等教育の教科書には登場していませんので一般的な認知度はほとんどありませんが、将来少しでも多くの方々に知っていただけることを願います。

私たちの生活に直結する有用、有害生物としての微生物については、これまでたくさんの本が出版され、みなさんも比較的良く知っていることと思います。
私たちは、こうした見方とは少し違った海洋学や環境科学の視点から、微生物とそれを取り巻く環境との関係について研究しています。
いくつかの技術的な限界から、「微生物ループ」を含めて海洋に生息する微生物の生態は、ごく最近まで良くわかっていませんでした。

コップ一杯のオシッコを地球上の海に完全に混ぜて、再びコップですくったら元のオシッコの分子は何個ある？

ここで考えなければならないのは、世界中の海の水をかき集めたときの総量です。
塩や尿素について考えると非常に面倒な話になるので、ひとまず全部水として計算します。すると世界の海水量は次の式で示せますね。

世界中の海水量 = 地球総面積 × 海の比率 × 平均水深

ここで、地球半径=6,400km、海の比率=7割、平均水深=3.8kmですから、
コップ1杯に含まれる水分との比は、
世界中の海水量＝1368457216≒1.4×10⁹（km³）
…ですが、10の9乗とか桁が多くて感覚がつかめないので思いきってもっと数字を大きくしてみると以下のようになります。
世界中の海水量≒1.4×10²⁴（cm³）（単位をkm³→cm³に変換しました）
最終的に求めたい「コップ一杯に含まれる元の分子数」は、比の性質より「10（mol）×180cm³/世界中の海水量cm³」ですから、
求める分子数=6.02×10²⁴（個）×180（cm³）/1.4×10²⁴（cm³）=774（個）

…となります。うっかり大自然の中にオシッコをすると、世界中の海水で薄めても元のコップに800個近い分子が含まれることが判りました。